ITUB20155239A1

ITUB20155239A1 - Dispositivo elettronico con componente elettronico di potenza e rilevazione diretta della temperatura di tale componente?

Info

Publication number: ITUB20155239A1
Application number: ITUB2015A005239A
Authority: IT
Inventors: Roberto Tiziani; Fabrizio Soglio; Giovanni Giuliani
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-05-04
Also published as: US20170125998A1; EP3166141A1; CN106644142A

Description

"Dispositivo elettronico con componente elettronico di potenza e rilevazione diretta della temperatura di tale componente"

DESCRIZIONE

SFONDO TECNOLOGICO DELL'INVENZIONE

Campo di applicazione.

La presente invenzione riguarda il settore tecnico dei dispositivi elettronici di potenza.

In particolare, 1'invenzione si riferisce ad un dispositivo elettronico dotato di un componente elettronico integrato di potenza ed in grado di operare una rilevazione diretta e precisa della temperatura di tale componente.

Inoltre, 1'invenzione riguarda un metodo, impiegante tale dispositivo, per misurare una temperatura operativa di un componente elettronico integrato di potenza del dispositivo stesso.

L'invenzione riguarda anche un modulo elettronico ed un sistema elettronico, comprendenti il suddetto dispositivo, atti a gestire flussi di energia, particolarmente (ma non limitativamente) nell'ambito di sistemi di movimentazione e batterie per autoveicoli a trazione elettrica o ibrida.

Descrizione dell'arte nota.

In ambito ”automotive", particolarmente nel summenzionato contesto di sistemi di movimentazione e batterie per autoveicoli a trazione elettrica o ibrida, svolgono un ruolo importante i moduli/dispositivi elettronici di potenza che controllano il flusso di energia tra batteria e gruppo motore/inverter. Tali moduli/dispositivi elettronici sono configurati per operare a vari livelli di tensioni e potenze, sia ad "alte tensioni" (ad esempio, 380 o 450 V) ed "alte potenze" (ad esempio, 50 kW), sia a tensioni (ad esempio, 48 V o 60 V) e potenze (ad esempio, 10 kW) definite "basse" in questo contesto, ma comunque piuttosto elevate. Le elevate potenze in gioco determinano la necessità di predisporre e controllare opportuni meccanismi di dissipazione (ad esempio, con raffreddamento ad acqua), e di tenere sotto controllo le temperature raggiunte dai componenti elettronici .

Più specificamente, in tale contesto, il controllo della temperatura dei componenti elettronici di potenza assume una notevole importanza, sia per evitare surriscaldamenti dovuti ad anomalie (e quindi implementare procedure di protezione o sicurezza) , sia per ricavare indicazioni sulle correnti fluenti (e quindi implementare procedure di limitazione controllata di tali correnti ove necessario). Con riferimento a quest'ultimo aspetto, si osservi che in talune condizioni anche normali di funzionamento di motori elettrici o ibridi, le correnti, qualora non limitate, potrebbero raggiungere valori molto elevati e non accettabili; tali situazioni si verificano ad esempio quando un motore elettrico è in condizione "0 RPM" in occasione di partenze da fermo o in salita.

Le strategie di controllo normalmente utilizzate prevedono di stimare la temperatura presente in corrispondenza dei moduli /componenti elettronici di potenza, e di operare limitazioni di corrente, ovvero riduzioni di potenza o "derating", quando la temperatura supera una predeterminata soglia.

Da ciò, emerge l'esigenza di stimare la temperatura in modo preciso, e di tracciarne le variazioni nel modo più rapido possibile.

Nei sistemi e metodi noti (di cui un'illustrazione semplificata è riportata in figura 5A) appartenenti all'ambito tecnico sopra indicato, la stima di temperatura si basa su misure di temperatura effettuate a livello di '"modulo elettronico": ad esempio, ad opera di un termistore 29, distinto dal componente elettronico di potenza 39 di cui si vuole stimare la temperatura, montato tipicamente sullo stesso substrato ceramico, cioè sul substrato ceramico del '"modulo elettronico" che contiene sia il componente di potenza 39 sia il termistore 29.

I termistori tipicamente utilizzati in questo ambito sono termistori a struttura "verticale" 29, cioè aventi un elemento sensibile alla temperatura e due elettrodi, e rispettivi terminali, disposti sulle superfici inferiore e superiore dell' elemento sensibile (laddove i termini "superiore" e "inferiore" sono riferiti all'orientamento di montaggio del termistore). Quindi, quando il termistore 29 è posto in opera, uno dei terminali del termistore è a contatto con il substrato del modulo, ad esempio un substrato ceramico, in corrispondenza di una "piazzola" dedicata 49 (o "pad") ricavata sul substrato.

In tal caso, la necessità di mantenere il termistore in condizioni di isolamento elettrico rispetto al dispositivo elettronico di potenza costringe a montare il termistore su una piazzola relativamente lontana (ad esempio, la distanza minima fra le piazzole di rame è di 0.5 mm per rispettare gli isolamenti elettrici) rispetto al componente di cui si vuole misurare la temperatura.

Ciò comporta l'evidente svantaggio che la temperatura misurata dal termistore può risultare sensibilmente diversa rispetto alla temperatura reale del dispositivo di potenza: tipicamente accade, solo per fare un esempio, che ad un escursione termica dell'ordine 70°C nel componente elettronico di potenza corrisponda un escursione termica dell'ordine di 15°C nel termistore . La stima di temperatura del componente di potenza viene effettuata quindi sulla base di un fattore di calibrazione, definito sulla base di curve di evoluzione temporale della temperatura rilevata T e della temperatura effettiva del componente, misurata separatamente, che vengono determinate inizialmente in fase di caratterizzazione del modulo (si veda ad esempio il diagramma della figura 4A). Tale fattore di calibrazione può essere memorizzato e poi utilizzato in un processore in grado di effettuare i calcoli necessari alla stima.

La soluzione nota sopra illustrata può comportare inconvenienti di scarsa precisione nella stima della temperatura e/o di degradazione delle prestazioni, col tempo, lungo la vita operativa del modulo.

Ancor più gravi sono gli inconvenienti relativi al comportamento dinamico del termistore. A causa di inerzie termiche, e data la distanza tra il termistore e il componente elettronico di potenza, può accadere che un picco rapido di corrente, e dunque un picco di temperatura del componente, venga rilevato con ritardo, oppure non venga rilevato affatto, se di durata molto breve. Tale inconveniente può inficiare radicalmente il corretto funzionamento dell'intera procedura di controllo di corrente e/o di protezione e sicurezza.

A fronte degli inconvenienti dei sistemi e metodi noti, sopra citati, vi sarebbe in linea di principio la soluzione di integrare, in modo di per sé noto, un sensore di temperatura nello stesso circuito integrato o chip del dispositivo elettronico di potenza: ad esempio, integrando un diodo su silicio, operante da sensore di temperatura. Tuttavia, tale soluzione è svantaggiosa, o addirittura del tutto impraticabile in taluni ambiti, tra cui quello qui considerato, per ragioni di eccessivo costo e di eccessiva occupazione di spazio nel substrato di silicio del chip. Infatti, poiché il sensore di temperatura deve essere isolato elettricamente rispetto al circuito di potenza, come già sopra osservato, deve essere previsto un sufficiente spazio di substrato di silicio ''inutilizzato", intorno al sensore di temperatura, ai soli fini di garantirne l'isolamento elettrico.

In sintesi, le soluzioni di arte nota disponibili o ipotizzabili, sopra citate, non sono in grado al momento di soddisfare in modo adeguato i requisiti di precisione, rapidità e fedeltà nella stima della temperatura di dispositivi/componenti elettronici di potenza, e presentano inoltre tutti gli svantaggi sopra menzionati.

Alla luce di quanto sopra, principalmente nell'ambito di applicazioni automobilistiche, ma anche in altri ambiti applicativi, è fortemente sentita l'esigenza di disporre di un dispositivo elettronico che sia dotato di un componente elettronico integrato di potenza e sia inoltre in grado di operare una rilevazione diretta e precisa della temperatura di tale componente, e che, nel contempo, non preveda un'integrazione del sensore di temperatura nello stesso chip del componente elettronico di potenza.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo elettronico dotato di un componente elettronico integrato di potenza ed in grado di operare una rilevazione diretta e precisa della temperatura di tale componente, il dispositivo essendo tale da poter essere impiegato ad esempio all'interno di un sistema di movimentazione di un veicolo a trazione elettrica o ibrida, e da consentire di ovviare almeno parzialmente agli inconvenienti qui sopra indicati con riferimento alla tecnica nota, e di rispondere alle summenzionate esigenze particolarmente avvertite nel settore tecnico considerato.

Formano altresì oggetto della presente invenzione un modulo elettronico ed un sistema elettronico, comprendenti il suddetto dispositivo, atti a gestire flussi di energia, ad esempio nell'ambito di sistemi di movimentazione e batterie per autoveicoli a trazione elettrica o ibrida.

È inoltre oggetto della presente invenzione un metodo per misurare una temperatura operativa di un componente elettronico integrato di potenza del dispositivo stesso.

Tale scopo è raggiunto mediante un dispositivo elettronico in accordo alla rivendicazione 1.

Ulteriori forme di realizzazione di tale dispositivo sono definite dalle rivendicazioni 2-8.

Un modulo secondo l'invenzione è definito nella rivendicazione 9.

Ulteriori forme di realizzazione di tale modulo sono definite dalle rivendicazioni 10-11.

Un sistema secondo 1' invenzione è definito nella rivendicazione 12.

Un'ulteriore forma di realizzazione di tale sistema è definita dalla rivendicazione 13.

Un metodo secondo 1'invenzione è definito nella rivendicazione 14.

Un'ulteriore forma di realizzazione di tale metodo è definite dalla rivendicazione 15,

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi di tali dispositivo elettronico, modulo e sistema secondo 1'invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:

- la figura 1 illustra una vista schematica in sezione laterale di un dispositivo elettronico secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 2 illustra una vista schematica in pianta dall'alto del dispositivo della figura 1;

- la figura 3 illustra schematicamente un sistema secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, comprendente tre moduli secondo l'invenzione, ciascuno dei quali comprende a sua volta un dispositivo quale quello raffigurato nelle figure 1 e 2;

la figura 4A rappresenta tipici andamenti temporali della temperatura stimata e della temperatura effettiva in dispositivi dell'arte nota;

- la figura 4B è un diagramma che rappresenta un andamento temporale della temperatura stimata e della temperatura effettiva in un dispositivo secondo la presente invenzione;

la figura 5A raffigura una vista prospettica parziale di un layout di un modulo comprendente un dispositivo dell'arte nota;

- la figura 5B raffigura una vista prospettica parziale di un layout di un modulo comprendente del dispositivo secondo una forma di realizzazione dell'invenzione.

Si fa presente che nelle suddette figure, elementi uguali o simili saranno indicati con gli stessi riferimenti numerici o alfanumerici.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento alle figure 1 e 2, viene ora descritto un dispositivo elettronico 1 comprendente un componente di rilevazione di temperatura 2 ed un componente elettronico integrato di potenza 3. Il dispositivo elettronico 1 è atto ad essere montato su un substrato S.

Il componente elettronico integrato di potenza 3 presenta una prima porzione superficiale 31, atta ad essere montata sul substrato S, ed una seconda porzione superficiale 32, opposta alla prima porzione superficiale 31.

Il componente di rilevazione di temperatura 2 comprende due terminali di sensore 21, 22, atti ad essere collegati mediante "wire bonding " (o "collegamento con filo metallico") W al substrato S, e comprende inoltre un sensore di temperatura 20. Il sensore di temperatura 20 è configurato per rilevare una temperatura T rappresentativa della temperatura T3 del componente elettronico integrato di potenza 3, e per fornire mediante i due terminali di sensore 21, 22 un segnale elettrico V rappresentativo della temperatura rilevata T.

Il componente di rilevazione di temperatura 2 comprende inoltre un supporto 23 elettricamente isolante, avente una superficie di incollaggio 24 incollata sulla suddetta seconda porzione superficiale 32 del componente elettronico integrato di potenza 3.

Il sensore di temperatura 20 e i terminali di sensore 21, 22 sono disposti in configurazione planare su una superficie 25 del supporto 23 opposta alla superficie di incollaggio 24, in modo che il componente di rilevazione di temperatura 2 sia sovrapposto al componente elettronico integrato di potenza 3, e in modo che il sensore di temperatura 20 e i due terminali di sensore 21, 22 siano elettricamente isolati rispetto al componente elettronico integrato di potenza 3,

Si osservi che la configurazione planare del componente di rilevazione di temperatura 2 implica tra l'altro che i due terminali di sensore siano entrambi posti su uno stesso piano al di sopra del supporto 23, e sullo stesso piano del sensore 20, cosicché tutti gli elementi conduttivi del componente di rilevazione di temperatura 2 risultano elettricamente isolati rispetto al componente elettronico di potenza 3. Al contrario, i termistori a struttura "verticale" 29, comunemente usati nella tecnica nota, così come precedentemente illustrato, prevedono che uno degli elettrodi ed il terminale inferiore siano a contatto con il substrato.

Per questo tali termistori "verticali" non possono essere montati al di sopra del componente elettronico di potenza, mentre il componente di rilevazione di temperatura 2 del presente dispositivo può essere attaccato direttamente al di sopra del componente elettronico di potenza 3, mantenendo nel contempo il necessario requisito dell'isolamento elettrico tra i due suddetti componenti.

A tal proposito, si noti anche che, nel dispositivo 1 sopra descritto, non vi è alcun contatto tra rispettive porzioni conduttive del componente di rilevazione di temperatura 2 e del componente elettronico di potenza 3, né collegamenti di segnali per scambio di dati tra i due suddetti componenti.

In accordo con un'opzione implementativa, il supporto 23 è elettricamente isolante, ma presenta un'elevata conducibilità termica (cioè un'elevata capacità di tramettere calore per conduzione).

Secondo un esempio implementativo, lo spessore del supporto elettricamente isolante 23 è molto piccolo (ad esempio, compreso tra 200 e 500 pm), il che implica che la temperatura T presente in corrispondenza del sensore di temperatura 20 sia molto simile, o addirittura sostanzialmente coincidente, con l'effettiva temperatura presente in corrispondenza della seconda superficie 32 (superficie superiore) del componente elettronico di potenza 3, e dunque con la temperatura T3 di tale componente di potenza 3.

Un esempio di evoluzione temporale della temperatura stimata (T3) e della temperatura effettiva (T) del componente elettronico di potenza 3, in un dispositivo secondo la presente invenzione, è riportato in figura 4B.

Infatti, la trasmissione di calore per effetto di conduzione dalla superficie superiore 32 del componente elettronico di potenza 3 al sensore di temperatura 20 è favorita dalla alta conducibilità termica del supporto 23, elettricamente isolante ma avente una alta capacità di trasmissione di calore per conduzione termica dal componente elettronico di potenza 3. Le differenze di temperatura fra il componente elettronico di potenza 3 ed il sensore di temperatura 20 sono ridotte al minimo in quanto il calore dissipato viene smaltito attraverso il substrato ceramico S (che è tipicamente in contatto con un fluido refrigerante o con un dissipatore esterno). La saldatura del sensore di temperatura 20 immediatamente sopra le aree dissipanti del componente elettronico di potenza 3 fa sì che tale sensore 20 sia in condizioni sostanzialmente isoterme con il componente elettronico di potenza 3.

In accordo con una forma di realizzazione del dispositivo 1, il componente di rilevazione di temperatura 2 comprende un termistore planare 2 realizzato mediante un primo chip. Il componente elettronico integrato di potenza 3 è realizzato mediante un secondo chip, in cui la suddetta seconda porzione superficiale 32 è una porzione elettricamente conduttiva.

Il componente di rilevazione di temperatura 2 è incollato sul componente elettronico integrato di potenza 3 mediante colla elettricamente non conduttiva G.

In tal caso, i suddetti primo e secondo chip sono disposti l'uno sull'altro in configurazione "chip-onchip".

Secondo un'opzione realizzativa, il componente elettronico integrato di potenza 3 comprende almeno un elemento attivo appartenente all'insieme comprendente: transistore bipolare a gate isolato (IBGT) di potenza e/o diodo e/o transistore MOS ad effetto campo (MOSFET) di potenza.

In accordo con diverse varianti implementative, le più diverse combinazioni dei suddetti elementi attivi possono essere integrate nel chip che costituisce il componente elettronico di potenza 3.

Tale componente può comprendere una pluralità di elementi attivi integrati, ad esempio almeno un transistore MOSFET e almeno un diodo.

Secondo altre opzioni implementative, gli elementi attivi, ad esempio uno o più transistori bipolari a gate isolato (IBGT) di potenza e uno o più diodi, possono essere realizzati in modo separato.

In accordo con un'opzione realizzativa, il supporto elettricamente isolante 23 comprende uno strato di ceramica isolante.

Secondo un'opzione realizzativa alternativa, il supporto elettricamente isolante 23 comprende uno strato di silicio ossidato.

In accordo con una forma di realizzazione del dispositivo 1, il sensore di temperatura 2 comprende un elemento resistore R avente una resistenza R variabile in modo noto in dipendenza della temperatura. A tal proposito, si possono utilizzare sensori di temperatura di per sé noti, ad esempio di tipo NTC (Negative Temperature Coefficient) o PTC (Positive Temperature Coefficient).

Secondo una variante implementativa, il sensore di temperatura 2 è realizzato mediante tecnologia planare a film sottile. Su una base di allumina (ossido di alluminio) vengono deposti per serigrafia vari strati di materiali metallici che svolgono la funzione di resistori e hanno una resistenza variabile con la temperatura. Ai capi della resistenza serigrafata, si dispongono due piazzole dedicate alla interconnessione con il substrato madre che accoglie gli elementi di potenza.

Con riferimento alla figura 3, viene ora descritta una forma di realizzazione di un modulo elettronico 10, secondo la presente invenzione.

II modulo elettronico 10 comprende un substrato S ceramico, su cui è montato un dispositivo elettronico 1, secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedentemente descritte. Il modulo 10 comprende inoltre due terminali elettrici 11, 12 per corrente continua ed un ulteriore terminale elettrico 13 per corrente alternata.

Secondo un'opzione realizzativa, il modulo 10 è configurato per essere connesso mediante i due terminali elettrici per corrente continua 11, 12 a tensioni uguali o maggiori di 380 V, e per operare su flussi di energia elettrica con potenza uguale o superiore a 50 kW.

Secondo un'altra opzione realizzativa, il modulo 10 è configurato per essere connesso mediante i due terminali elettrici per corrente continua 11, 12 a tensioni comprese tra 48V e 60V, e per operare su flussi di energia elettrica con potenza tra 10 kW e 20 kW.

Ancora con riferimento alla figura 3, viene ora descritto un sistema 100, secondo l'invenzione, comprendente tre moduli elettronici 10, tra loro analoghi per struttura e funzionamento, ciascuno secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione sopra descritte.

Tale sistema 100 comprende inoltre mezzi di controllo di sistema 15, configurati per ricevere da uno o più dei componenti di rilevazione di temperatura 2 uno o più rispettivi segnali elettrici V, V', V" rappresentativi delle temperature rilevate (rispettivamente T, T', T"), per stimare le temperature T3, T3', T3" dei componenti elettronici integrati di potenza 3, sulla base dei suddetti uno o più segnali elettrici V, V', V", e per regolare il funzionamento del sistema 100 sulla base delle temperature stimate T3, T3', T3".

Il sistema 100 è atto a gestire tensioni/correnti trifase.

Secondo un'opzione implementativa, i suddetti mezzi di controllo di sistema 15 comprendono un processore di controllo 15 configurato per operare procedure di sicurezza, riducendo o azzerando i flussi di energia elettrica in corrispondenza di predefinite condizioni di rischio associate al superamento di una o più soglie di temperatura predefinite.

Il modulo elettronico 10 ed il sistema 100, sopra descritti, trovano una tipica applicazione in ambito automotive, potendo essere ad esempio impiegati per collegare/scollegare in modo controllabile una batteria ed un gruppo motore/inverter in un gruppo di movimentazione per veicoli a trazione elettrica o ibrida. Il modulo elettronico 10 ed il sistema 100, grazie ai dispositivi elettronici 1 in essi compresi, sono in grado di rilevare con precisione la temperatura dei componenti elettronici di potenza e di effettuare le opportune procedure di monitoraggio, controllo e protezione.

In tale ambito, come già precedentemente indicato, il modulo 10 ed il sistema 100 possono essere configurati per operare nelle tipiche condizioni che possono essere previste, e cioè ad "alte tensioni" (ad esempio, 380 o 450 V) ed ''alte potenze" (ad esempio, 50 kW), oppure a tensioni inferiori (ad esempio, 48 V o 60 V) e potenze inferiori (ad esempio, 10 kW),

Viene qui di seguito descritto un metodo per misurare una temperatura operativa di un componente elettronico integrato di potenza 3 avente una prima porzione superficiale 31, atta ad essere montata su un substrato S, ed una seconda porzione superficiale 32, opposta alla prima porzione superficiale 31.

Il metodo prevede innanzi tutto la fase di incollare sulla suddetta seconda porzione superficiale 32 del componente elettronico integrato di potenza 3 un componente di rilevazione di temperatura 2, avente configurazione planare e comprendente due terminali di sensore 21, 22, un sensore di temperatura 20 e un supporto 23 elettricamente isolante, in modo che il componente di rilevazione di temperatura 2 sia sovrapposto al componente elettronico integrato di potenza 3 e che il sensore di temperatura 20 e i due terminali di sensore 21, 22 siano elettricamente isolati dal componente elettronico integrato di potenza 3.

Il metodo prevede quindi le fasi di rilevare, ad opera del sensore di temperatura 20, una temperatura T presente in corrispondenza del sensore 20 e rappresentativa della temperatura T3 del componente elettronico integrato di potenza 3; quindi, fornire mediante i due terminali di sensore 21, 22 un segnale elettrico V rappresentativo della temperatura rilevata T; infine, collegare mediante "wire bonding " W i due terminali di sensore 21, 22 al substrato S, in modo che il segnale elettrico V sia reso disponibile al di fuori del componente elettronico integrato di potenza 3 e del componente di rilevazione di temperatura 2.

Secondo diverse opzioni implementative del metodo, esso viene effettuato mediante un dispositivo elettronico 1 secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione di dispositivo precedentemente descritte.

Come si può constatare, lo scopo della presente invenzione è pienamente raggiunto dal dispositivo 1, in virtù delle sue caratteristiche funzionali e strutturali.

Infatti, il dispositivo 1 prevede un componente di rilevazione di temperatura 2 direttamente attaccato ad una porzione superficiale del componente elettronico integrato di potenza 3.

Il fatto che il componente di rilevazione di temperatura 2 abbia configurazione planare, nel senso sopra illustrato, permette di garantire anche in tali condizioni il necessario isolamento elettrico.

II fatto che il componente di rilevazione di temperatura sia molto vicino al componente elettronico integrato di potenza 3 fa sì che il sensore di temperatura sia in condizioni sostanzialmente isoterme con il componente elettronico di potenza 3. Ciò consente a sua volta di migliorare notevolmente la precisione della stima ottenibile della temperatura T3 del componente elettronico di potenza 3, così come desiderato. Inoltre, risulta sensibilmente migliorata anche la prontezza di risposta nella rilevazione, e quindi la capacità di rilevare picchi di temperatura, e relativi picchi di corrente, anche di durata molto breve. Inoltre, si deve osservare che i vantaggi di cui sopra sono ottenuti senza richiedere una integrazione del sensore di temperatura entro lo stesso chip del componente elettronico di potenza, ma in una configurazione nella quale i due componenti sono realizzati mediante chip diversi.

Il dispositivo dell'invenzione risulta dunque vantaggiosamente installabile in sistemi batteria-carico in veicoli elettrici o ibridi.

Analoghi vantaggi possono essere identificati con riferimento ai moduli, sistemi e metodi impieganti il dispositivo di cui sopra.

Alle forme di realizzazione del dispositivo sopra descritte, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte. Le figure non sono in scala, poiché esse privilegiano il requisito di evidenziare opportunamente le varie parti, per maggiore chiarezza illustrativa.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettronico (1) atto ad essere montato su un substrato (S), il dispositivo (1) comprendendo un componente di rilevazione di temperatura (2) ed un componente elettronico integrato di potenza (3) avente una prima porzione superficiale (31), atta ad essere montata sul substrato (S), ed una seconda porzione superficiale (32), opposta alla prima porzione superficiale (31), in cui il componente di rilevazione di temperatura (2) comprende: - due terminali di sensore (21, 22), atti ad essere collegati mediante "wire bonding " (W) al substrato (S); - un sensore di temperatura (20), configurato per rilevare una temperatura (T) rappresentativa della temperatura (T3) del componente elettronico integrato di potenza (3) e per fornire mediante i due terminali di sensore (21, 22) un segnale elettrico (V) rappresentativo della temperatura rilevata (T); - un supporto (23) elettricamente isolante, avente una superficie di incollaggio (24) incollata su detta seconda porzione superficiale (32) del componente elettronico integrato di potenza (3); ed in cui il sensore di temperatura (20) e i terminali di sensore (21, 22) sono disposti in configurazione planare su una superficie (25) del supporto (23) opposta alla superficie di incollaggio (24), in modo che il componente di rilevazione di temperatura (2) sia sovrapposto al componente elettronico integrato di potenza (3) e che il sensore di temperatura (20) e i due terminali di sensore (21, 22) siano elettricamente isolati rispetto al componente elettronico integrato di potenza (3).
2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui: - il componente di rilevazione di temperatura (2) comprende un termistore planare (2) realizzato mediante un primo chip; - il componente elettronico integrato di potenza (3) è realizzato mediante un secondo chip, in cui detta seconda porzione superficiale (32) è una porzione elettricamente conduttiva; - il componente di rilevazione di temperatura (2) è incollato sul componente elettronico integrato di potenza (3) mediante colla non conduttiva (G); - detti primo e secondo chip sono disposti l'uno sull'altro in configurazione "chip-on-chip".
3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il componente elettronico integrato di potenza (3) comprende almeno un elemento attivo appartenente all'insieme comprendente: transistore bipolare a gate isolate (IBGT) di potenza e/o diodo e/o transistore MOS ad effetto campo (MOSFET) di potenza.
4. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 3, comprendente una pluralità di detti elementi attivi, detta pluralità comprendendo: almeno un transistore MOSFET,-oppure almeno un transistore bipolare a gate isolate (IBGT) di potenza e almeno un diodo.
5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui il supporto elettricamente isolante (23) comprende uno strato di ceramica isolante.
6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui il supporto elettricamente isolante (23) comprende uno strato di silicio ossidato.
7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il sensore di temperatura (2) comprende un elemento resistore (R) avente una resistenza (R) variabile in modo noto in dipendenza della temperatura.
8. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il sensore di temperatura (2) è realizzato mediante tecnologia planare a film sottile.
9. Modulo elettronico (10) comprendente: - un substrato (S) ceramico; - almeno un dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, montato su detto substrato (S); - due terminali elettrici (11, 12) per corrente continua; un ulteriore terminale elettrico (13) per corrente alternata.
10. Modulo (10) secondo la rivendicazione 9, configurato per essere connesso mediante i due terminali elettrici per corrente continua (11, 12) a tensioni uguali o maggiori di 380 V, e per operare su flussi di energia elettrica con potenza uguale o superiore a 50 kW.
11. Modulo (10) secondo la rivendicazione 9, configurato per essere connesso mediante i due terminali elettrici (11, 12) per corrente continua a tensioni tra 48 V e 60 V, e per operare su flussi di energia elettrica con potenza tra 10 kW e 30 kW.
12. Sistema (100) comprendente: - tre moduli (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-11; - mezzi di controllo di sistema (15), configurati per ricevere da uno o più dei componenti di rilevazione di temperatura (2) uno o più segnali elettrici (V, V', V") rappresentativi delle temperature rispettivamente rilevate (T, Τ', T"), stimare le temperature (T3, T3', T3") dei componenti elettronici integrati di potenza (3), sulla base di detti uno o più segnali elettrici (V, V', V"), e per regolare il funzionamento del sistema (100) sulla base delle temperature stimate (T3, T3', T3"); il sistema (100) essendo atto a gestire tensioni/correnti trifase.
13. Sistema (100) secondo la rivendicazione 12, in cui i mezzi di controllo di sistema (15) comprendono un processore di controllo (15), configurato per operare procedure di sicurezza, riducendo o azzerando i flussi di energia elettrica in corrispondenza di predefinite condizioni di rischio associate al superamento di una o più soglie di temperatura predefinite.
14. Metodo per misurare una temperatura operativa di un componente elettronico integrato di potenza (3) avente una prima porzione superficiale (31), atta ad essere montata su un substrato (S), ed una seconda porzione superficiale (32), opposta alla prima porzione superficiale (31), il metodo prevedendo le fasi di: - incollare su detta seconda porzione superficiale (32) del componente elettronico integrato di potenza (3) un componente di rilevazione di temperatura (2), avente configurazione planare e comprendente due terminali di sensore (21, 22) un sensore di temperatura (20) e un supporto (23) elettricamente isolante, in modo che il componente di rilevazione di temperatura (2) sia sovrapposto al componente elettronico integrato di potenza (3) e che il sensore di temperatura (20) e i due terminali di sensore (21, 22) siano elettricamente isolati dal componente elettronico integrato di potenza (3); - rilevare, ad opera del sensore di temperatura (20), una temperatura (T) presente in corrispondenza del sensore (20) e rappresentativa della temperatura (T3) del componente elettronico integrato di potenza (3); - fornire mediante i due terminali di sensore (21, 22) un segnale elettrico (V) rappresentativo della temperatura rilevata (T); collegare mediante "wire bonding " (W) i due terminali di sensore (21, 22), al substrato (S), in modo che il segnale elettrico (V) sia reso disponibile al di fuori del componente elettronico integrato di potenza (3) e del componente di rilevazione di temperatura (2).
15. Metodo secondo la rivendicazione 14, eseguito mediante un dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8.